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Enregistrement W4392716163 · doi:10.1101/2024.03.06.583826

Inference of Transcriptional Regulation From STARR-seq Data

2024· preprint· en· W4392716163 sur OpenAlexaff
Amin Safaeesirat, Hoda Taeb, Emirhan Tekoglu, Tunc Morova, Nathan A. Lack, Eldon Emberly

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2024
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueGenomics and Chromatin Dynamics
Établissements canadiensUniversity of British ColumbiaSimon Fraser University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésEnhancerComputational biologyRegulatory sequenceBiologyContext (archaeology)InferenceTranscriptional regulationTranscription factorBinding siteGeneGeneticsComputer scienceArtificial intelligence

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract One of the primary regulatory processes in cells is transcription, during which RNA polymerase II (Pol-II) transcribes DNA into RNA. The binding of Pol-II to its site is regulated through interactions with transcription factors (TFs) that bind to DNA at enhancer cis-regulatory elements. Measuring the enhancer activity of large libraries of distinct DNA sequences is now possible using Massively Parallel Reporter Assays (MPRAs), and computational methods have been developed to identify the dominant statistical patterns of TF binding within these large datasets. Such methods are global in their approach and may overlook important regulatory sites which function only within the local context. Here we introduce a method for inferring functional regulatory sites (their number, location and width) within an enhancer sequence based on measurements of its transcriptional activity from an MPRA method such as STARR-seq. The model is based on a mean-field thermodynamic description of Pol-II binding that includes interactions with bound TFs. Our method applied to simulated STARR-seq data for a variety of enhancer architectures shows how data quality impacts the inference and also how it can find local regulatory sites that may be missed in a global approach. We also apply the method to recently measured STARR-seq data on androgen receptor (AR) bound sequences, a TF that plays an important role in the regulation of prostate cancer. The method identifies key regulatory sites within these sequences which are found to overlap with binding sites of known co-regulators of AR. 1 Author Summary We present an inference method for identifying regulatory sites within a putative DNA enhancer sequence, given only the measured transcriptional output of a set of overlapping sequences using an assay like STARR-seq. It is based on a mean-field thermodynamic model that calculates the binding probability of Pol-II to its promoter and includes interactions with sites in the DNA sequence of interest. By maximizing the likelihood of the data given the model, we can infer the number of regulatory sites, their locations, and their widths. Since it is a local model, it can in principle find regulatory sites that are important within a local context that may get missed in a global fit. We test our method on simulated data of simple enhancer architectures and show that it is able to find only the functional sites. We also apply our method to experimental STARR-seq data from 36 androgen receptor bound DNA sequences from a prostate cancer cell line. The inferred regulatory sites overlap known important regulatory motifs and their ChIP-seq data in these regions. Our method shows potential at identifying locally important functional regulatory sites within an enhancer given only its measured transcriptional output.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,006
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,006
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,018
Tête enseignante GPT0,234
Écart entre enseignants0,215 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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